Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi dung dịch nước mía

MỤC LỤC NHIỆM VỤ NIÊN LUẬN KỸ THUẬT THỰC PHẨM .V PHẦN 1: GIỚI THIỆU .1 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1.1.Giới thiệu chung mía 1.1.2 Phân loại mía .1 1.1.3 Cấu tạo mía 1.1.4 Thành phần hóa học mía 1.1.5 Thu hoạch bảo quản 1.1.6 Quy trình đặc nước mía 1.1.7 Thuyết minh 1.2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT CÔ ĐẶC VÀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC .12 1.2.1 Giới thiệu chung cô đặc 12 1.2.2 Phân loại 12 1.2.3 Thiết bị cô đặc có ống tuần hồn trung tâm 13 CHƯƠNG THIẾT BỊ CHÍNH 14 2.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 14 2.1.1.Lượng nước bốc hệ thống (hơi thứ) .14 2.1.2 Lượng thứ phân bố nồi .14 2.1.3 Tính nồng độ dung dịch nồi .15 2.2 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 15 2.2.1 Xác định áp suất nhiệt độ nồi 15 2.2.2 Xác định tổn thất nhiệt độ ∑∆ 15 2.2.3 Hiệu suất nhiệt độ hữu ích ∆thi nhiệt độ sơi dung dịch 17 2.2.4 Xác định nhiệt dung riêng dung dịch 17 2.2.5 Lượng đốt lượng thứ nồi 18 2.3 TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 19 2.3.1 Lượng nhiệt đốt cung cấp .19 2.3.2 Hệ số truyền nhiệt K nồi 19 2.4 KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT .24 2.4.1 Số ống truyền nhiệt 24 2.4.2 Ống tuần hoàn trung tâm 25 2.4.3 Đường kính buồng đốt 25 2.5 KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC .26 2.6 ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN 27 2.6.1 Đối với dung dịch nước ngưng 27 2.6.2 Đối với bão hòa 28 2.7 TỔNG KẾT THIẾT BỊ CHÍNH 30 CHƯƠNG SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC .31 3.1 HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI 31 3.1.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nồi 31 3.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Mía lồi saccharum officnarum L Hình 1.2: Mía lồi saccharum sinense Roxb, Emend, Jesw Hình 1.3: Mía lồi Saccharum spontaneum L Hình 1.4: Rễ mía Hình 1.5: Thân mía Hình 1.6: Lá mía Hình 1.7: Hoa mía Hình 1.8: Hạt mía Hình 1.9: Sơ đồ quy trình đặc nước mía Hình 2.1 Biến đổi nhiệt độ q trình đặc Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.3 Sự truyền nhiệt từ đốt qua thành ống đến dung dịch Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị đặc nồi DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng cuả mía (tính 100g) Bảng 2.1 Nhiệt độ áp suất nồi 15 Bảng 2.2 Lượng nhiệt cung cấp .19 Bảng 2.3 Gía trị A phụ thuộc tm 20 Bảng 2.4 Hệ số cấp nhiệt , phía ngưng tụ 21 Bảng 2.5 Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi .22 Bảng 2.6 Nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sơi 24 Bảng 2.7 Bề mặt truyền nhiệt 25 Bảng 2.8 Kích thước buồng bốc .27 Bảng 2.9 Kích thước ống dẫn .29 Bảng 2.10 Bảng tóm tắt thiết bị .30 QUY ƯỚC KÍ HIỆU Để đơn giản việc thích tài liệu, quy ước kí hiệu sau: - [ AI - X] - Sổ tay trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất, tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - [ AII - X] - Sổ tay qúa trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất, tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật -[B - X] - Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng, Ts Phan Văn Thơm -[ AIII - X] - Các trinh thiết bị Công nghệ hóa chất thực phẩm, tập 3, q trình thiết bị truyền nhiệt, tác giả Phạm Xuân Toàn Với: X: Số trang Số công thức, bảng hay địa web ghi dấu ( ) PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1.1.Giới thiệu chung mía Cây mía xuất trái đất từ thời xa xưa, lục đại châu Á châu Úc cịn dính liền Một số tác giả cho gần vùng Tân Guinia quê hương mía nguyên thủy từ mía đưa đến vùng khác giới Tuy nhiên, tác phẩm “ Nguồn gốc trồng” De Candelle lại viết: “ Cây mía trồng vùng Đông Nam Á, từ qua Châu Phi sau Châu Mỹ” (Humbert, 1963) Trong ngôn ngữ Sankrit( tiếng phạn) từ Sarkara hay Sakkara tên đường ăn bất nguồn từ ngơn ngữ Châu Á, khẳng định mía bất nguồn từ Khi mía đưa đến trồng vùng Ả Rập, tên Sarkara hay Sakkara chuyển thành Sukkar Từ vùng Ả Rập mía đưa sang Ethiopia, Ai Cập, Sicilia… thập tự quân đưa đến Chipre Những người Ả Rập đưa mía vào Tây Ban Nha, thái tử Bồ Đào Nha Don Enrique nhập mía đem trồng đảo Madeira từ chuyển đến Canarias Ở vùng này, điều kiện khí hậu, đất đai thuận lợi cho sinh trưởng phát triển mía, nơi sản xuất tất lượng đường tiêu dung Châu Âu vịng 300 năm Cây mía đưa đến châu Mỹ chuyến thứ Cristobal Colon vào năm 1493 trồng đảo Santo Domingo Cuối kỉ 18 châu Âu người ta tìm loại đường lấy từ củ cải đường từ đường mía đường củ cải song song phát triển (Humbert, 1963) 1.1.2 Phân loại mía Mía thuộc họ Gramineae ( hà thảo), họ phụ Andropogoneae, tộc Saccharinnae, chi Saccharum Chi Saccharum có 10 lồi, chủ yếu có lồi mía trồng lồi dại Các loại mía trồng  Lồi Saccharum officnarum L (1753) (mía nhiệt đới, mía q) Hình 1.1: Mía lồi saccharum officnarum L (Nguồn:https://vi.wikipedia.org/wiki/accharum_officinarum#/media/File:Sugar_cane_ madeira_hg.jpg) Là lồi mía trồng chính, tên Saccharum officinarum.L dùng để chung cho lồi mía trồng Lồi mía thích hợp vùng nhiệt đới Đặc điểm là: to, thịt mềm, nhiều nước, tỉ lệ đường cao Nhược điểm chính: tính kháng bệnh thấp nbhgt Các giống địa phương nước ta thuộc lồi S.officinarum có mía voi, mía đỏ, mía tím,mía mưng…  Lồi Saccharum sinense Roxb, Emend, Jesw (1819) (Mía Trung Quốc) Hình 1.2: Mía lồi saccharum sinense Roxb, Emend, Jesw (Nguồn:https://www.google.com.vn) Thân nhỏ, lóng hình thót, mía hẹp, mềm rủ Chính sớm đẻ khỏe, để gốc tốt Loài phân bố chủ yếu vùng nam Trung Quốc, bắc Việt Nam Các gống mía Gie ta thuộc lồi  Lồi Saccharum barber jesw (1925) (mía Ấn Độ) Thích hợp điều kiện nhiệt đới Thân nhỏ, lóng hình trụ, tỷ lệ xơ cao Đặc tính nơng học có lợi sức sống khỏe, đẻ khỏe, rễ phát triển manh, chịu han tốt, kháng nhiều loại sâu bệnh Các lồi mía dại  Lồi Saccharum spontaneum L (1771) (mía dại vùng Tây Nam Á) Hình 1.3: Mía lồi Saccharum spontaneum L (Nguồn: https://www.google.com.vn) Đặc điểm chủ yếu thân nhỏ, vỏ cứng, sức sống khỏe, tỉ lệ xơ cao, đường thấp, hoa sớm, tính thích ứng rộng, bị sâu phá hoại, có khả kháng bệnh tốt Các loại lau, sậy nước ta thuộc loài  Loài Saccharum robustum Bround Jesw (1929) Jeswiet phát loài Tân Gui-nê năm 1929 Đặc điểm loài thân nhỏ, lóng dài, tỉ lệ đường thấp, sức sống khỏe hoa Thân cao nên cứng nên chống gió bảo sâu đục thân, kháng bệnh kém, bệnh cổ rể nbhgt Trong tộc Saccharinae có nhiều chi có quan hệ chặt chẽ với chi saccharum Mulkherjee xếp chi vào hệ thống gọi “phức hệ Saccharum”, gồm chi: Saccharum + Eriathus + Sclerostachia + Narenga + Sorghum Trong thiên nhiên, chi phức hệ Saccharum tạp giao với tạp giao xảy trình phát triển di chuyển giống Brande cho xuất dạng đa bội chứng rõ rệt tạp giao Sự tạp giao tự nhiên phát sinh loài S.-officinarum – sở giống mía 1.1.3 Cấu tạo mía Cây mía bao gồm phận (hay tổ chức) là: rễ, thân, lá, hoa hạt Mỗi phận mía có chức riêng Đối với sản xuất, chế biến, thân mía đối tượng chủ yếu, sản phẩm thu hoạch Rễ: Mía có hai loại rễ chính: rễ sơ sinh (rễ hom) rễ thứ sinh (rễ vĩnh cửu) Trong loại rễ thứ sinh cịn chia làm ba nhóm theo chức sinh lý rễ hấp thụ, rễ chống đỡ (rễ xiên) rễ ăn sâu (rễ hút nước) Ngồi ra, cịn có loại rễ thứ ba gọi rễ phụ sinh đâm từ đai rễ thân mía Hình 1.4: Rễ mía (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=r%E1%BB%85%20m %C3%ADa#imgrc=nb3hK_Awz7BCFM:) Thân mía: hình thành nhiều dóng (hay cịn gọi lóng) hợp lại, có màu sắc hình dạng khác Có giống mía vỏ màu xanh, có giống vỏ màu vàng, màu đỏ xẫm, màu tím ẩn tím, hình dạng dóng, có giống dóng hình trụ, có giống dóng hình ơng chỉ, hình trống, hình chóp cụt xi ngược (cịn gọi hình chùy xi ngược), có giống hình cong,… Nhiều giống mía thân thẳng có giống dóng nối theo hình zig-zag, nbhgt Hình 1.5: Thân mía (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=Than %20mia#imgrc=AyhA3s_46hVnGM:) Lá mía: Bộ giữ vai trò quan trọng sinh trưởng phát triển mía Lá làm nhiệm vụ hơ hấp thực trình quang hợp, tổ chức đồng hóa thực trồng Lá cịn có bẹ phiến Hình 1.6: Lá mía (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=l%C3%A1%20m %C3%ADa#imgrc=k-CuWTAFSU9F8M:) Hoa mía: Cấu tạo hoa mía gồm trục nhánh cấp 1, cấp 2, (còn gọi gié gié con) gié hoa mía nhỏ Mỗi hoa mía bao mảnh vỏ, tạo thành hai lớp màng màng ngồi Hình 1.7: Hoa mía (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=hoa%20m %C3%ADa#imgrc=UFT6P1zR_y0IlM:) Hạt mía: trơng vảy khơ, nhẵn, hình thoi, chứa albumin, tinh bột mầm nhỏ Khi chín, hạt có màu biến đổi từ vàng sang màu hạt dẻ không bị nứt nbhgt Hình 1.8: Hạt mía (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=h%E1%BA%A1t%20m %C3%ADa#imgrc=aw-yn-7FzoD41M:) 1.1.4 Thành phần hóa học mía - Trong thân mía có Sacarroza 7-10%, protein 0.22%, chất béo 0.5% - Các chất men: Lacaza, tyrozinaza, oxydaza ba loại men có mía no - Vỏ mía chứa chất béo gồm axit oleic, axit linoleic, axit stearic axit capronic - Nước mía có màu nâu Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng cuả mía (tính 100g) Thành phần Chất béo sáp Pectin Axit tự Axit kết hợp Chất vô SiO2 K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 P2O5 SO2 Cl H2O Tỷ lệ (%) 0,20 0,08 0,12 0,25 0,12 0,01 0,02 0,01 vết 0,07 0,02 vết 74,5 1.1.5 Thu hoạch bảo quản Dấu hiệu mía chín, mia chín lúc ham lượng đường saccharose mía đạt tối đa lượng đường khử cịn lại Thu hoạch mía tốt mía đạt độ chín kỹ thuật, có hàm lượng đường phần gốc phần gốc tương đương Sau thu hoạch mía hàm lượng đường saccharose giảm nhanh, mái cần vận chuyển nhà máy ép sớm tốt Để giảm suy thối mía người ta nên đốn mía trời mát cho mía ngả phía cho hàng đốn sau phủ lên gốc mía đốn trước để khơng bị phơi nắng Khi chuyên chở lấy mía phủ lên lớp mía, trời nắng gắt tưới nước lên mía nbhgt nbhgt 1.1.6 Quy trình đặc nước mía MÍA XỬ LÝ SƠ BỘ LẤY NƯỚC MÍA BÃ LỌC BÙN LỌC CƠ ĐẶC SI RƠ Hình 1.9: Sơ đồ quy trình đặc nước mía nbhgt tm = = = 112,5 oC A = 184,625 [AII - 29] r = 2221.103 (J/kg), Tra thđ = 115 oC [B - 39] Vậy: = 2,04.184,625.= 9723,3 (W/m2.độ) Ta có: q1 = ∆t1 = 9723,3 = 48616,68 (W/m2) Bảng 2.4 Hệ số cấp nhiệt , phía ngưng tụ thđ tS ∆t1 tT1 tm A r q1 o C C o C o C o C J/kg o W/m2.độ Nồi 115 70,62 W/m2 110 112,5 148,625 2221.103 9723,3 Hệ số cấp nhiệt , từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi - Xem trình truyền nhiệt ổn định ∆t2 = tT2 - tS mà tT2 = tT1 - q1 ∑r Với: ∑r = r1+ r2 + r3 - Chọn đốt ( nước bão hòa) nước theo [AII - 4] - (VI) => r1 = 0,232.10-3 nhiệt trở nước (m2 độ/W) => r2 = 0,387.10-3 nhiệt trở cặn bẩn (m2.độ/W) - Chọn bề dày ống truyền nhiệt: = 0,002 (m) 20 48616,68 nbhgt - Chọn vật liệu chế tạo thiết bị cô đặc thép CT3 có hệ số dẫn nhiệt: = 50 W/m.độ  r3 = = = 4.10-5 ∑r = r1 + r2 + r3 = 0,232.10-3 + 0,387.10-3 + 4.10-5 = 6,59.10-4 (m2.độ/W) tT2 = tT1 - q1 ∑r = 110 - (48616,68 6,59.10-4) = 77,9 oC  ∆ = - = 77,9 - 70,62 = 7,28 oC - Khi dung dịch (dung mơi nước) sơi tuần hồn mãnh liệt ống hệ số cấp nhiệt chất lỏng sơi tính theo cơng thức [AIII - 71] - (VI - 27) - Ta có: = = (W/m2.K) Trong đó: - : Hệ số cấp nhiệt nước cô đặc dung dịch theo nồng độ Do nước sơi sủi bọt nên tính theo cơng thức [B - 44] = 3,14 p 0,13q0,7 , W/m2 độ ∆ = 7,28oC P = Pht 9,81.104 = 0,2550 9,81.104 = 25015,5 (N/m2) = 3,14 25015,50,13 48616,680,7 = 22358,7 (W/m2.độ) Bảng 2.5 Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi q W/m2 Nồi 48616,68 tT1 oC tT2 oC ∆t2 oC αn(W/m2.độ) 110 77,9 7,28 22358,7 - Cdd: Nhiệt dung riêng dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch (J/kg độ) - μdd: Độ nhớt dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch (Ns/m2) μdd = 35,817 (mpa.s) = 0,035817 (Ns/m2) Tra theo: http://sugartech.co.za/viscosity/ - : Khối lượng riêng dung dịch cô đặc nồng độ dung dịch (kg/m3) = 1246,7 (Kg/m3) Tra theo: http://sugartech.co.za/ 21 nbhgt - Cn: Nhiệt dung riêng nước cô đặc theo nồng độ dung dịch (J/kg độ) Cn = 4183 (J/kg độ) - μn: Độ nhớt nước cô đặc theo nồng độ dung dịch (Ns/m2) μn = 0,434.10-3 (Ns/m2) - ρn: Khối lượng riêng nước cô đặc nồng độ dung dịch (kg/m3) ρn = 980,5 (kg/m3) - Hệ số dẫn nhiệt nước (W/m.độ) λn = 66,3.102 (W/m.độ) Cn, μn, ρn [B - 39] λdd: Hệ số dẫn nhiệt chất lỏng Theo công thức [AI - 132] - (I - 32) λdd = A.Cp.ρ (W/m.độ) Cp: Nhiệt dung riêng đẳng áp chất lỏng (J/kg.độ)  Cp = Cdd = 3199,308 (J/kg.độ) ρ: Khối lượng riêng dung dịch (kg/m3) ρ = ρdd = 1246,7 (kg/m3) A: Hệ số phụ thuộc mức độ liên kết chất lỏng nước A = 3,58.10-8 [AI - 123] M: Khối lượng mol hỗn hợp loãng, hỗn hợp đường nước M = a Mđường + (1 - a) MH2O  M = 0,05 342 + (1 - 0,05) 18 = 34,2 (kg/mol) λdd = 3,58.10-8 3199,308 1246,7 = 0,473 (W/m.độ)  = 22358,7 =6707,61 (W/m2.độ)  q2 = ∆t2 = 6707,61 7,28 = 48831,4 22 nbhgt Bảng 2.6 Nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sôi λ ρ C (W/m.độ) (kg/m ) (J/kg.độ) Nồi Dung 0,473 1246,7 dịch 3199,308 Nước 66,3.10-3 980,5 4183 q2 (m.Pas) (W/m độ) (W/m2.độ) 0,035817 6707,61 48831,4 0,434.10-3 Kiểm tra lại giả thuyết: 100% = 100% = 0,4% < 5% qtb = = = 48724,04 (W/m2) Hệ số truyền nhiệt K qtb : nhiệt tải riêng trung bình, W/m2 Δti : hiệu số nhiệt độ hữu ích tính theo lý thuyết, 0C K = = = 1097,81 (W/m2.độ) 2.4 KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT 2.4.1 Số ống truyền nhiệt , ống [B - 121] - (III - 25) F: bề mặt truyền nhiệt, m2 d: đường kính ống truyền nhiệt, m, α 1>α2 nên chọn đường kính l: chiều dài ống truyền nhiệt, m (l = h2) Bề mặt truyền nhiệt tính theo công thức [B - 118] - (III - 2) F = = = 91,896 (m2) Lấy n = 1800 ống l = chiều dài ống truyền nhiệt (m) Vì > nên d = dt = 0,0157 (m) Tra dt tra theo: http://www.engineeringtoolbox.com/ - Theo công thức [B - 121] - (III - 25) n= Tra chuẩn: 1800 ống 23 nbhgt Vậy chọn bố trí ống theo hình lục giác đều, xếp đầy hình viên phân Bảng 2.7 Bề mặt truyền nhiệt Q (W) Nồi 4477536 K ∆ti F o (W/m độ) ( C) 1097,81 (m2) 44,383 91,896 2.4.2 Ống tuần hồn trung tâm Đường kính ống tuần hồn trung tâm - Theo cơng thức [B - 121] - (III - 26) Dth = = = 0,34 (m) Trong đó: ft : Tiết diện ngang ống tuần hoàn (m2), thường lấy 25 30 tổng tiết diện ngang ống gia nhiệt FD FD = = = 0,35 ft = 0,25 Ft = 0,35 0,25 = 0,09 (m2) 2.4.3 Đường kính buồng đốt - Đối với thiết bị đặc tuần hồn trung tâm theo hình lục giác đường kính tính theo cơng thức: [B - 121] - (III - 28) Dt = = = 0,993 (m) Trong đó: = 1,3 Lấy = 1,3 Ψ : Hệ số sử dụng ống đỡ, = 0,7 0,9 Lấy Ψ = 0,9 dn : Đường kính ngồi ống truyền nhiệt (m) l: Chiều dài ống truyền nhiệt (m) Dd: Bề dày ống tuần hồn (m)  Dn = 0,00559 (m) dth: Đường kính ống tuần hoàn (m) 24 nbhgt dth: Dd + Dth = 0,34 + 0,00559 = 0,35 (m) 2.5 KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC - Thể tích buồng đốt (khơng gian hơi), chiều cao, đường kính buồng bốc chất dung dịch có mối quan hệ với Thường người ta tính thể tích buồng bốc Có thể chọn đường kính chiều cao buồng bốc Trong thực tế, chiều cao buồng bốc phải lớn 1,5 m Nếu cô đặc dung dịch tạo nhiều bọt chiều cao buồng bốc từ 2,5 m - Công thức buồng bốc: [AII - 72] Db = (m) Hkgh = = = 6,03 (m) Trong đó: Db = Dbđ + 0,6 = 2,993 + 0,6 = 3,593 (m) Hkgh : Chiều cao không gian (m) Chiều cao buồng bốc: Hb = Hkgh + h1 (m) Hb = 6,03 + 0,5 = 6,53 (m) Vb : Thể tích buồng bốc (m3) - Thể tích buồng bốc tính theo cơng thức: [B - 120] - (III - 23) Vb = = = 16,8 (m3) Ở đây: W: Lượng thứ bốc lên thiết bị (kg/h) ρn: Khối lượng riêng thứ (kg/m3) ρn = 0,1611 (kg/m3) Ut: Cường độ bốc thể tích (m3/m3h) Đối với số dung dịch loãng bốc áp suất thường Ut = 1600 (m3/m3h) Lấy Ut = 1600 (m3/m3h) Bảng 2.8 Kích thước buồng bốc 25 nbhgt Nồi Tht o C Pht at ρn (kg/m3) 65 0,2550 0,1611 Ut (m /m3h) W (kg/h) Vb (m3) Db (m) Hb (m) 6333,48 16,8 3,593 6,53 1600 2.6 ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN 2.6.1 Đối với dung dịch nước ngưng - Theo công thức [AII - 74] - (VI - 41) d = = = 8,6.10-3 : Tốc độ thích hợp khí (hơi) dung dịch chảy ống (m/s) Dung dịch chất lỏng nhớt => = 0,5 (m/s) Hơi nước bão hòa => = 20 (m/s) VS: Lưu lượng khí (hơi) dung dịch chảy ống (m3/s) Ống nhập liệu Gđ = 8333,3 (kg/h) = 2,3148 (kg/s) = (m/s) ρdd = 996,9 (kg/m3) Tra theo nhiệt độ đầu tđ = 25oC http://www.sugartech.co.za/density/index.php Vs = = = 2,32.10-3 (m3/s) Đường kính ống nhập liệu dnl = = = 0,054 (m) Ống tháo liệu Gc = 2000 (kg/h) = 0,555 (kg/s) = (m/s) ρdd = 977,2 (kg/m3) Tra theo nhiệt độ đầu ts = 70,62 oC http://www.sugartech.co.za/density/index.php 26 nbhgt Vs = = = 5,68.10-4 (m3/s) Đường kính ống tháo liệu dtl = = = 0,026 (m) 2.6.2 Đối với bão hòa Ống dẫn đốt v: Thể tích riêng (m3/kg) v = 1,038 (m3/kg) [B - 39] Vs = v.D = 1,038.3,0039 = 3,118 (m3/s) Đường kính ống dẫn đốt: dhđ = = = 0,315 (m) Ống dẫn thứ v: Thể tích riêng (m3/kg) v = 7,687 (m3/kg) [B - 39] Vs = v.W = 7,687 1,7593 = 13,52 (m3/s) Đường kính ống dẫn thứ: dht = = = 0,656 (m) Ống dẫn nước ngưng Gn = D/3 = 3,0039/3 = 1,0013 (kg/s) = 0,5 (m/s) ρdd = 981,04 (kg/m3) Tra theo nhiệt độ nước ngưng [B - 37] Vs = = = 1,02.10-3 (m3/s) dhng = = = 0,0056 (m) Bảng 2.9 Kích thước ống dẫn G kg/h Ống 8333,3 nhập liệu ρdd kg/m3 996,9 v m3/kg Vs m3/s d m /s 2,32.10-3 27 d m 0,054 Bề dày chuẩn m m 0,0603 0,00775 nbhgt Ống 2000 tháo sản phẩm Ống 7257,6 dẫn đôt Ống 6333,3 dẫn thứ Ống 1,0013 nước ngưng 5,68.10-4 977,2 981,04 0,026 0,0334 0,00673 1,038 3,118 40 0,315 0,32 0,0206 7,687 13,52 40 0,656 0,61 0,0348 1,02.10-3 0,5 0,0056 0,0137 0,00457 dchuẩn tra từ: http://engineeringtoolbox.com/nominal-wall-thickneess-pipe-d.1337.html/ 2.7 TỔNG KẾT THIẾT BỊ CHÍNH Bảng 2.10 Bảng tóm tắt thiết bị THƠNG SỐ NỒI Nhiệt độ sơi dung dịch áp suất làm việc (oC) Nhiệt độ đốt (oC) Nhiệt lượng tiêu tốn cho trình Q (W) Lượng đốt cần thiết (kg/h) Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ Hệ số cấp nhiệt Hệ số truyền nhiệt K Bề mặt truyền nhiệt F (m2) Số ống truyền nhiệt (ống) Chiều cao ống truyền nhiệt (m) Chiều dày thành ơng (mm) Đường kính buồng đốt (mm) Đường kính buồng bốc (mm) Chiều cao buồng bốc (mm) 70,62 115 4477536 7257,6 9723,3 6707,61 1097,83 91,896 1800 0,002 993 3593 6650 28 nbhgt 29 nbhgt CHƯƠNG SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 3.1 HỆ THỐNG CƠ ĐẶC MỘT NỒI 3.1.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nồi Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị đặc nồi 12345678- Thùng chứa dung dịch đầu Bơm Thùng cao vị Lưu lượng kế Thiết bị gia nhiệt Nồi cô đặc Bơm Thùng chứa sản phẩm 9- Thiết bị ngưng tụ 10- Thiết bị thu hồi bọt 11- Ống baromet 12- Thùng chứa 3.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH 30 nbhgt Dung dịch nước mía nồng độ 12%.Dung dịch mía từ thùng chứa dung dịch (1) bơm vào thùng cao vị (3), từ chảy qua lưu lượng kế (4).Ở lưu lượng kế người ta điểu chỉnh lưu lượng dung dịch dung dịch mía vào thiết bị gia nhiệt (5) Tại dung dịch mía đun nóng đến nhiệt độ sôi Dung dịch sôi tạo hỗn hợp lỏng lên buồng bốc, phần theo dung dịch mía gặp chắn ngưng tụ rơi xuống.Hơi thứ khí khơng ngưng phía thiết bị cô đặc (6) vào thiết bị ngưng tụ kiểu ống đứng (9) Tác dụng thiết bị thu hồi bọt (10) giữ lại hạt nước ngưng bị khí khơng ngưng theo, giọt nước lắng lại thiết bị cô đặc(6) sản phẩm tháo ngồi thùng sản phẩm (8).Sản phẩm mía sau khỏi buồng bốc có nồng độ yêu cầu 50% đưa vào bể chứa sản phẩm (8) Ngun lí làm việc nồi đặc : Phần thiết bị buồng đốt , gồm có ống truyền nhiệt ống tuần hồn trung tâm Dung dịch ống đốt ( nước bão hịa) khoảng khơng gian ngồi ống Hơi nước ngưng tụ bên ống truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động ống Dung dịch ống chiều từ xuống nhận nhiệt đốt ngưng tụ cung cấp để làm sơi, làm hóa phần dung mơi Hơi ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy để chảy Nguyên tắc hoạt động ống tuần hoàn trung tâm : Khi thiết bị làm việc, dung dịch ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp lỏng – có khối lượng riêng giảm bị đẩy từ miệng lên miệng ống Đối với ống tuần hồn, thể tích dung dịch theo đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn so với ống truyền nhiệt nên lượng tạo ống truyền nhiệt lớn Vì lí trên, khối lượng riêng hỗn hợp lỏng ống tuần hoàn lớn so với ống truyền nhiệt hỗn hợp đẩy xuống Kết có dịng chuyển động tuần hồn tự nhiên thiết bị : từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hồn Phía thiết bị buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng thành dịng, thứ lên phía buồng bốc, đến phận tách giọt để tách giọt lỏng khỏi dòng Giọt lỏng chảy xuống thứ tiếp tục lên dung dịch cịn lại hồn lưu Dung dịch sau đặc bơm theo ống tháo sản phẩm vào bể chứa sản phẩm nhớ bơm ly tâm Hơi thứ khí khơng ngưng từ phía buồng bốc vào thiết bị ngưng tụ baromet (thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp ) Chất làm lạnh nước bơm vào ngăn dòng thứ dẫn vào ngăn thiết bị Dòng thứ lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành lỏng chảy xuống bồn chứa qua ống baromet Khí khơng ngưng tiếp tục lên trên, dẫn qua phận tách giọt bơm chân khơng hút ngồi Khí thứ ngưng tụ thành lỏng thể tích giảm làm áp suất bên thiết bị ngưng tụ giảm Vì vậy, thiết bị ngưng tụ baromet thiết bị ổn định chân khơng trì áp suất chân khơng bên hệ thống Thiết bị làm việc áp suất chân khơng nên phải lắp đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy ngồi khí mà khơng bơm Bình 31 nbhgt tách giọt có vách ngăn với nhiệm vụ tách tách giọt lỏng bị lơi theo dịng khí khơng ngưng để đưa bồn chứa nước ngưng Bơm chân khơng có nhiệm vụ hút khí khơng ngưng ngồi để tránh trường hợp khí khơng ngưng tích tụ thiết bị ngưng tụ nhiều, làm tăng áp suất thiết bị nước chảy ngược vào nồi cô đặc 32 nbhgt TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẠM XUÂN TOẢN Các trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất thực phẩm Tập - Các trình thiết bị truyền nhiệt Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2007 GS TSKH NGUYỄN BIN, PGS TS ĐỖ VĂN ĐÀI Sổ tay trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất, tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2006 T.S PHAN VĂN THƠM Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng Trường Đại học Cần Thơ 2004 Các trang web: http://www.engineeringtoolbox.com http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp http://www.rpaulsingh.com http://www.sugartech.co.za 33 ... 12 0 13 9 15 5 16 9 17 9 18 8 19 4 19 7 19 9 Chọn ∆t1 = oC tT1 = thđ - ∆t = 11 5 - = 11 0 oC Nhiệt độ màng tm: 19 nbhgt tm = = = 11 2,5 oC A = 18 4,625 [AII - 29] r = 22 21. 103 (J/kg), Tra thđ = 11 5 oC [B -... 70,62 11 5 4477536 7257,6 9723,3 6707, 61 1097,83 91, 896 18 00 0,002 993 3593 6650 28 nbhgt 29 nbhgt CHƯƠNG SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 3 .1 HỆ THỐNG CƠ ĐẶC MỘT NỒI 3 .1. 1 Sơ đồ hệ thống đặc nồi Hình 3 .1 Sơ... THUYẾT CÔ ĐẶC VÀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1. 2 .1 Giới thiệu chung cô đặc Cô đặc trình làm tăng nồng độ cấu tử dung dịch hay nhiều cấu tử, cách tách phần dung môi khỏi dung dịch dạng hơi, dung chất hòa tan dung